基于BIM技术的装配式建筑成本管控研究_杨晓萍.pdf

工程管理 1062023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究基于 BIM 技术的装配式建筑成本管控研究*杨晓萍福州英华职业学院，福建 福州 350018摘要：智能建筑时代的需求、“双碳”目标加持、劳动力减少等社会因素加速推动建筑业转型升级，而成本成为限制其发展的关键。为有效控制装配施工成本，文章展开对基于 BIM 技术的装配式建筑成本管控研究，分析了 BIM 技术在装配式建筑中的应用原则，探讨了设计生产、运输和安装三个阶段中，影响装配式建筑成本管控质量的因素，最后提出全过程的成本管控措施，以期为促进我国装配建筑的长远发展和推广应用助力。关键词：BIM 技术；装配式建筑；成本管控；协同设计Abstract:Social factors such as the demand of the intelligent building era,the requirement of the double carbon goal,and the reduction of the labor force have accelerated the transformation and upgrading of the construction industry,and the cost has become the key to limiting its development.In order to effectively control the cost of prefabrication construction,this paper studies the cost control of prefabricated buildings based on BIM technology,analyzes the application principles of BIM technology in prefabricated buildings,discusses the factors affecting the cost control quality of prefabricated buildings in three stages of design and production,transportation and installation,and finally puts forward cost control measures in the whole process,in order to promote the long-term development and promotion and application of prefabricated buildings in China.Key Words:BIM technology;prefabricated building;cost control;collaborative design分类号：TU17Research on Cost Control of Prefabricated Buildings Based on BIM Technology*YANG XiaopingAnglo-Chinese College,Fuzhou 350018,Fujian,China034.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.02.*基金项目：2020 年福建省中青年教师教育科研项目“BIM 技术在装配式建筑中的应用研究”（JAT201411）作者简介：杨晓萍，女，本科，讲师，研究方向为项目管理。目前，我国装配的建筑还没有形成整个产业链的成本管理体系，且所有参与者的协同管理效率低下，成本高，行业无法快速稳定发展1。贾宏俊等2在AHP 法的基础上，研究了影响装配施工成本的关键因素，并从企业的角度给出了管理对策。朱静3分析了装配式建筑的成本构成，提出了成本控制策略。张杰辉等4利用专家研究的方法确定了影响装配式建筑成本的风险因素，并利用 G1-方法构建了成本风险评估模型。但目前，我国预制建筑的高施工成本一定程度上制约了建筑企业应用的发展，如何以最低的施工成本保证质量，是预制建筑发展的根本动力。文章主要研究了基于 BIM 技术的装配式建筑成本管理和控制，旨在为建筑企业的成本管理提供参考，拓宽 BIM 技术的应用范围，使配式建筑拥有更加广阔的发展空间和推广前景。1 BIM 技术在装配式建筑中的应用原则1.1 模数化设计原则建筑模数化设计原则是指利用基础模块、扩展模块和随机数生成器（random numeral generator,RNG），实现建筑产业化、标准化和智能化，与预制、建筑等设计构件和尺寸配合，从而实现基本结构和整体协调。实行模数化设计原则，能够实现建筑构件的标准化生产，从而满足多层建筑的要求，降低生产成本。1.2 标准化设计原则标准设计是工业建筑发展的主要目标，可让大多数元件完成工业生产，减少现场及更高的建筑量。标准化设计原则是根据不同的建筑类型和钢材、连接要求、设计方法和系统过渡进行建筑标准设计。必须指工程管理107工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月出的是，组合体系结构本身是区域性的，很难对设计进行完全标准化，其中有些可能只能在小范围内标准化。例如，外墙板不能保证实现国家一级的标准化设计，只能为每个地区制定自己的标准。在施工模拟中，也可以根据特定地区的特殊环境特征，为施工现场设计创造条件，调整特殊问题以确保标准元素的质量。1.3 协同设计原则建筑协同设计原则是专业设计与整合设计之间协同合作，同时确保设计品质并及时发现可能改善的问题。特别是对于组合良好的建筑而言，现场组合方法决定了可以将零件集成到多个组合中，与传统的现场模拟建筑模型相比，可能难以进一步处理剖切面5。这意味着在协作设计阶段，架构人员和工程人员必须确定协作责任，并使用 BIM 技术构建系统平台，以便所有专业人员都可以使用设计和共享设计结果，并且可以让制造商和建筑企业共同使用一个平台。1.4 信息化综合设计原则除了发挥 BIM 模型的基本功能，还要实现信息管理，现代团队体系结构中需要解决的主要问题包括不同建筑部门之间的沟通和交互，两者相互结合能够有效地解决施工过程中的问题。例如，BIM 技术平台包含有关特定设计阶段的信息，包括建筑尺寸、材质使用、预构建组件重叠等，需使用集成应用程序导出这些应用程序并生成最终报告。信息化综合设计原则是在信息技术的支持下，在施工初期和后期采取科学有效的控制措施，满足可持续生产和施工的要求，方便设备信息管理人员控制，保证数据的稳定性和动态监控模式。例如，技术人员可以直接在现代输入设备生成操作数据，在设备发生故障之前及时发送错误消息，并开发适当的测试应用程序或使用模型检查定位造成故障的区域。2 装配式建筑成本管控的影响因素2.1 设计生产阶段影响因素复杂的体系结构还需要基于设计图纸（相对于传统图纸）进行逻辑组件划分和节点设计，因此设计成本的要求较高。设计阶段组件标准化是影响成本的重要因素。标准元件可大量制造，并可用于大多数专案，同时协助未来的建置及安装阶段正常运作。影响零件制造成本的主要原因如下：（1）组件的标准化程度。高度标准化的元件可确保大量生产，并提高元件生产力，进而降低成本并改善品质，缩短施工总时间。（2）原材料采购。大型材料（如混凝土、钢铁等）购买在制造组件的成本中占很大比例。而且不合格原材料的质量会影响零件的再加工和后续工程的质量，影响工程效益，增加制造成本。因此，制造商可以与供应商建立战略联盟，同时根据设计控制原材料的价格，确保原材料的质量。（3）生产工人的专业技能。零件制造商的专业水平会影响零件的制造品质，可能对整个制造链的成本产生重大影响。（4）机械应用。使用大量大型机械和组件模具来生产预制构件，如果增加预制构件的生产规模，模具类型和转数将会增加。而提高机械化生产水平将提高生产效率，有助于降低施工成本。2.2 运输阶段影响因素运输阶段是装配链的重要组成部分，在此阶段，预制构件的损坏可能会影响后续装配，因为预制构件的形状、重量和体积必须与之相匹配。因此，对运输方案和路线的要求非常严格，运输费用也占总建筑费用的很大一部分。影响这一阶段费用的主要因素如下：（1）运输计划。大部分预制构件尺寸大且不规则，增加了运输难度，选择正确的交通工具也很重要。运输选项包括车辆类型选择、车辆收集、特殊物流设施选择和运输要求。（2）运输距离。工厂和工地之间的距离越大，运输部件的成本越高，运输过程中损坏部件的风险也越大。（3）二次运输。将预设组件运送到施工现场时，由于未安装组件和附近的临时仓库维护要求，因此二次运输成本也是运输成本的一部分。（4）装卸作业的合理性。其中包括成品完成时造成的零部件损坏程度，以及辅助材料的合理使用。2.3 安装施工阶段影响因素（1）安装人员的技术水平。在我国装配式建筑仍然在起步阶段，使用规模和尺寸相对有限，合格的装配施工人员相对较少，装配式建筑的精细施工要求工人具备更高的资质。（2）安装程序。由于安装阶段涉及的人员、部件和机器非常复杂，因此合理的安装顺序和进度对于降低成本也至关重要。（3）吊装机械的性能。预制构件相对体积较大，其在吊装过程中必须完全无损，对机器质量和安装人工程管理 1082023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究员技术有更高的要求；有时还需要使用多台机器同时工作。可见，吊装机械的性能对成本影响很大。（4）建筑预制构件的预制组件连接。通过合理的节点连接措施，如钢筋、套筒、嵌入件和现浇混凝土，简化施工过程，提高设施质量和效率，从而降低成本，也是保证工程质量和安全的重要因素。3 基于 BIM 技术的装配式建筑成本管控措施3.1 设计策划阶段的成本管控为生产每个高精度、高质量组件而装配的建筑，可以使用 BIM 技术，根据专家制作的图纸，在充分考虑每个组件一致性的情况下，模拟成品效果。以三维空间方式渲染整个建筑时，建筑的原始形状可以有效地控制由于视觉体验而产生的资本损失。此外，设计人员可以及时发现设计偏差，减少生产过程中资源浪费造成的设计错误，同时利用该技术可以提供丰富的信息。3.2 生产阶段的成本管控（1）生产阶段的成本控制。在传统的配件组装和制造过程中，由于员工的知识水平较低，因此很难理解设计人员在装配和制造传统零件时的设计图纸，这可能会导致产品尺寸差异很大。BIM 技术则能够提供更真实的三维模型，通过直接视觉体验提高生产精度和减少资源浪费，并且 BIM 技术可以减少设计人员生产过程和成品制造的沟通效果，减少不必要的生产实践，还可以更准确地捕捉生产材料要求，减少融资浪费。（2）运输过程中的成本控制。对于相关预制构件的运输环节，无论是运输时间延长还是运输时构件损坏，都会延误工期并造成经济损失。而传统装配线的运输经常会有运输路线出错误的情况，因此相关单位在运输之前应规划好运输路线。由于预制构件体积大，在运输路程中容易出现轻微变形、损坏等现象，而一些工厂同时有多个工程的构件需要运输，在某个时间点，可能会导致预制构件在不同施工地点的运输高峰。工作人员应选择离施工现场最近的运输单位，将运输距离缩至最短。因此，在进行整个运输过程之前，工作人员可以采用 BIM 技术，对从工厂到施工现场的运输路线进行规划分析，选择出最优的运输路线，减少运输过程出现的误差。此外，运输单位将预制构件完好无损地运输到施工地点，施工人员也需要对构件进行合理的摆放，尽量减少二次运输。可采用 BIM 技术与物流相结合的方式，形成数字化物流，将运到施工现场的预制构件按照一定的顺序合理摆放，贴上二维码或者置入芯片，其含有的内容与 BIM 模型相对应，这样工作人员就能够通过 BIM 模型了解到每天需要的相关构件，减少二次运输对构件造成损害。（3）施工现场的成本控制。传统预制建筑生产过程中各部件之间的连接比较复杂，完成优质预制建筑需要很长时间，双方负责人应事先沟通。如果一个零件发生连接错误，整个设计可能会混乱，需要再次拆除，这不仅会导致工期延误，还会造成预制零件损坏甚至造成更大的经济损失。相反，如果使用 BIM 来预先展示已连接组件的 3D 模型，工作人员可以更直观、更容易地组合组件，从而减少构件连接错误现象的发生。此外，建筑工地通常占地面积较大，必须综合考虑建筑的总体设计、员工人数和施工成本，然而建筑的总体设计需要工作人员对场地进行优质的规划，并且在此过程中需要人力对整个场地进行详细的测量和计算，既延长了工期又消耗了大量财力。而借助 BIM 技术，可以有效地设计建筑的特定位置并根据现场图纸展示设计效果，从而降低设计难度，提高设计的美观性和准确性。BIM 技术还可以计算工作负载统计信息、合理分配工作区、准确计算员工需求，同时还可以准确计算材料量并减少波动，降低运营成本。4 结束语鉴于国内外的新发展，发展可持续组合建筑是建筑业转型升级的必然趋势。装配建筑有设计周期短、施工质量高、环境保护好等优势。新的 BIM 技术提供了可视化和建模功能，其给研究装配式施工建设成本控制提供了可能。文章从承包商整个产业链成本控制的角度，研究分析了装配生产产业链设计、生产、运输、安装中预制构件成本的主要影响因素，并结合具体施工过程借助 BIM 技术提出了一系列成本管控措施，为我国相关领域建设提供了有益参考。参考文献1 崔玉,彭来,陈钰婷.BIM 技术在装配式建筑施工成本管控中的应用J.广西城镇建设,2021(12):103-107.2 贾宏俊,许云萍.基于AHP 的装配式建筑成本管理研究J.建筑经济,2018,39(7):79-83.3 朱静.装配式建筑成本控制研究J.财务与会计,2018(18):28-30.4 张杰辉,尧杰辉.EPC 模式下装配式建筑施工质量风险评价J.福建工程学院学报,2021,19(6):581-587.5 孙久顺.BIM 技术在装配式建筑设计中的应用J.住宅与房地产,2020(26):126-138.